汽車防盜報警器

目錄1選題背景……………………12任務(wù)指標及要求……………13方案論證……………………14芯片及器件介紹……………14.1MCS-51微型計算機……………………14.1.1MCS-51基本組成及主要特點……………………24.1.2MCS-51工作原理…………………34.2定時器…………………34.2.1定時器的工作原理………………44.3中斷系統(tǒng)………………45過程論述……………………55.1檢測電路………………55.2單片機控制電路………………………65.3報警電路………………76總原理圖……………………77程序…………………………88元件清單……………………99結(jié)果分析……………………910總結(jié)及設(shè)計體會…………10參考文獻……………………11選題背景這些年隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展以及工業(yè)發(fā)展的突飛猛進，人民生活水平也有了顯著提高。交通日益發(fā)達，隨著科技的發(fā)展，汽車偷盜技術(shù)越來越高，令人們防不勝防。于是，汽車防盜問題也成了一個不容忽視的問題，無論是對汽車制造商還是社會保險業(yè)都具有極其重要的研究價值，如何制定出更為嚴格的法規(guī)，開發(fā)出更有效的汽車防盜裝置，減少車主的損失是今后人們研究的重要課題。這次設(shè)計汽車防盜報警器時，考慮到實際情況，決定采用振動傳感器和單片機組合實現(xiàn)。汽車防盜報警器主要由三部分組成：檢測電路，單片機處理電路，報警電路。當(dāng)振動時，通過振動傳感器接受檢測電路發(fā)出信號，經(jīng)單片機處理后，輸出報警信號，再由報警電路實現(xiàn)報警。報警電路主要由聲光報警兩部分組成。2任務(wù)指標及要求設(shè)計汽車防盜器系統(tǒng)，要求能通過按鍵或遙控器設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)考慮防盜器的靈敏度，同時考慮防盜器的易操作性及智能性。以單片機的最小系統(tǒng)為基礎(chǔ)設(shè)計硬件，用匯編語言或C語言設(shè)計軟件。通過本設(shè)計可以培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，掌握MCS-51單片機的硬件與軟件設(shè)計方法，從而將學(xué)到的理論知識應(yīng)用于實踐中，為將來走向社會奠定良好的基礎(chǔ)。3方案論證隨著微電子技術(shù)的進步，汽車防盜技術(shù)已向著自動化、智能化方向發(fā)展?，F(xiàn)在已經(jīng)有許多國家的汽車制造商研制出了比較先進和實用性很強的汽車防盜器，如：美國的鑰匙防盜技術(shù)，德國的変密碼防盜技術(shù)，澳大利亞的電子追蹤防盜技術(shù)，中國全方位遙控防盜技術(shù)等等，這些都是當(dāng)今世界上比較流行的汽車防盜技術(shù)。但是考慮到實際情況，由于各方面的條件限制，考慮自己的理論知識基礎(chǔ)，我做的的汽車防盜報警器不可能達到那么高的技術(shù)含量。最后決定采用的方案是：利用MCS-51單片機完成汽車防盜報警器的設(shè)計。整個方案的目的是利用MCS-51單片機完成汽車防盜報警器的設(shè)計，包括檢測電路、單片機控制電路和程序以及報警電路的設(shè)計。預(yù)期結(jié)果如下：(1)完成汽車防盜報警器的設(shè)計：利用振動檢測電路來檢測是否有人或物接觸預(yù)警中的汽車，如果有則發(fā)出聲光報警，如果沒有則保持預(yù)警狀態(tài)。(2)本設(shè)計主要由以下幾部分組成：檢測電路，單片機處理電路，報警電路。4芯片及器件介紹4.1MCS-51微型計算機單片計算機即單片機，其全稱為單片微型計算機，亦稱為微控制器，就是將CPU、RAM、ROM、定時器/計數(shù)器和多種接口電路都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機。因此，圖4-4定時/計數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)4.2.1定時器的工作原理定時/計數(shù)器T0和T1的實質(zhì)是加“1”計數(shù)器，即每輸入一個脈沖，計數(shù)器加“1”，當(dāng)加到計數(shù)器全為“1”時，再輸入一個脈沖，就使計數(shù)器回零，且計數(shù)器的溢出使TCON中的標志位TF0或TF1置“1”，向CPU發(fā)出中斷請求(定時/計數(shù)器中斷允許時)。（1）定時器模式此時輸入脈沖是由內(nèi)部時鐘振蕩器的輸出經(jīng)12分頻后送來的；如果晶振頻率為12MHz，則一個機器周期是1us，定時器每接收一個輸入脈沖的時間為1us；要定一段時間，只需計算一下脈沖個數(shù)即可。（2）計數(shù)器模式此時輸入脈沖是由外部引腳P3.4(T0)或P3.5(T1)輸入到計數(shù)器的；在每個機器周期的S5P2期間采樣T0、T1引腳電平。當(dāng)某周期采樣到一高電平輸入，而下一周期又采樣到一低電平時，則計數(shù)器加“1”；由于檢測一個從“1”到“0”的下降沿需要2個機器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個機器周期,否則會出現(xiàn)漏計數(shù)現(xiàn)象，所以最高計數(shù)頻率為晶振頻率的1/24；當(dāng)晶振頻率為12MHz時，最高計數(shù)頻率不超500kHz，即計數(shù)脈沖的周期要大于2。4.3中斷系統(tǒng)中斷處理過程分為4個階段：中斷請求→中斷響應(yīng)→中斷服務(wù)→中斷返回。（1）中斷響應(yīng)條件CPU在每個機器周期的S5P2時刻對各個中斷源的中斷標志進行采樣。這些采樣值在下一個機器周期內(nèi)按優(yōu)先級和內(nèi)部順序被依次查詢。如果某個中斷標志在上一個機器周期的S5P2被置成了“1”，那么它將于現(xiàn)在的查詢周期中及時被發(fā)現(xiàn)。接著CPU便執(zhí)行一條由中斷系統(tǒng)提供的硬件LCALL指令，轉(zhuǎn)向被稱作中斷向量的特定入口地址，進入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。（2）中斷響應(yīng)過程(a)將相應(yīng)的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器置“1”(以阻斷后來的同級或低級的中斷請求)；(b)執(zhí)行一條硬件LCALL指令，把程序計數(shù)器(PC)的內(nèi)容壓入堆棧保存，再將相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址送入PC；(c)進入中斷服務(wù)程序后，CPU自動清除中斷請求標志TF0、TF1、IE0、IE1，但不能清除TI和RI。（3）執(zhí)行中斷服務(wù)程序(a)在主程序中事先進行中斷初始化；(b)在中斷服務(wù)程序入口地址單元放一條長轉(zhuǎn)移指令LJMP，這樣中斷服務(wù)程序能靈活地安排在64KB程序存儲器的任何地方；(c)在中斷服務(wù)程序中，首先用軟件保護現(xiàn)場，在中斷服務(wù)之后、中斷返回前恢復(fù)現(xiàn)場，以防止中斷返回后，丟失原寄存器的內(nèi)容。（4）中斷返回中斷服務(wù)程序的最后一條指令必須是中斷返回指令RETI。RETI指令能使CPU結(jié)束中斷服務(wù)程序的執(zhí)行，返回到曾經(jīng)被中斷過的程序處，繼續(xù)執(zhí)行主程序。RETI指令的具體功能是：(a)將中斷響應(yīng)時壓入堆棧保存的斷點地址從棧頂彈出送回PC，CPU從原來中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行程序；(b)將相應(yīng)中斷優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器清“0”，通知中斷系統(tǒng)，中斷服務(wù)程序已執(zhí)行完畢。5過程論述本系統(tǒng)是一個汽車防盜報警器系統(tǒng)。當(dāng)有人或物體接觸車體時產(chǎn)生振動，本報警器就通過振動傳感器接收到振動信號，由檢測電路發(fā)出一個信號，經(jīng)過單片機控制電路處理后發(fā)出報警信號，基于以上要求，可以得到系統(tǒng)的設(shè)計要求。本系統(tǒng)的設(shè)計要求如下：（1）檢測電路要能夠檢測到振動信號，并輸出一個單片機能夠識別的數(shù)字信號；（2）單片機控制電路主要完成接收檢測電路送過來的信號時，他就一直處于預(yù)備接受狀態(tài)，一旦檢測電路有信號輸入時，它就發(fā)出報警信號，并且延時數(shù)秒后，就停止發(fā)出報警信號。如果檢測電路一直有信號輸入，單片機控制電路就一直發(fā)出報警信號，直到檢測電路不在輸入信號；（3）報警電路主要完成聲光報警工作。當(dāng)報警電路接收到單片機控制電路發(fā)出的報警信號時，發(fā)光二極管就發(fā)光實現(xiàn)光報警，蜂鳴器就鳴叫實現(xiàn)聲報警。5.1檢測電路檢測電路如圖5-1所示，振動傳感器（用按鍵代替）采用上接電路法，通過一個非門輸出數(shù)字信號。沒有振動信號時，傳感器器導(dǎo)通，1腳為高電平，經(jīng)過TTL非門后反向，所以2腳是低電平。當(dāng)有振動信號時傳感器截止，1腳為低電平，2經(jīng)過反向后是高電平，而且振動時間越長，傳感器截止時間也隨之增長。圖5-1檢測電路圖5-2輸出波形如上所述，我們可以得到檢測電路在有振動時的波形圖，如圖5-2。檢測電路產(chǎn)生的數(shù)字脈沖信號，脈沖寬度就窄。脈沖的幅度跟電源和下拉電阻R3的大小無關(guān)，因為輸出信號是經(jīng)過TTL非門的，所有輸出信號的幅度是TTL門電路規(guī)定的電壓5V。但是電源也不能太小，因為太小可能引起TTL非門無法檢測，這里為了實際操作的方便采用5V電源。5.2單片機控制電路如圖5-3所示，單片機采用內(nèi)部振蕩方式，電容C1和C2都是30pF，晶振采用12M的，復(fù)位方式是按鍵電平手動復(fù)位?？紤]到檢測電路輸出的是數(shù)字脈沖信號，所以選擇中斷端INT0作為檢測電路信號的輸入端，這樣只要通過程序把中斷端INT0的觸發(fā)方式選擇為下降沿觸發(fā)，單片機就可以正確的檢測到電路輸出信號。選擇P1口作為報警信號的輸出端因為P1口是通過I/O雙向靜態(tài)接口，具有輸出鎖存功能，這樣可以比較方便的通過軟件來實現(xiàn)報警信號的控制。圖5-3單片機控制電路5.3報警電路報警電路如圖5-4，上面是光報警電路，它與單片機的P1口連接，當(dāng)單片機控制相應(yīng)的P1口輸出1時，發(fā)光二極管截止，不報警。當(dāng)單片機控制相應(yīng)的P1口輸出0時，發(fā)光二極管導(dǎo)通，報警，這樣單片機就可以通過控制相應(yīng)的P1口來控制光報警電路。下面是聲報警電路，同樣的道理，當(dāng)單片機控制相應(yīng)的P1口輸出1時，三極管Q1的基極和發(fā)射極之間截止，整個三極管就不工作，不報警。單片機控制相應(yīng)的P1口輸出0時，三極管的基極和發(fā)射極就導(dǎo)通，在集電極就產(chǎn)生一個較大的電流，從而驅(qū)動蜂鳴器工作，發(fā)出報警。圖5-4報警電路6總原理圖程序的主要工作流程:當(dāng)檢測電路沒有輸出數(shù)字脈沖信號時，單片機就一直循環(huán)在主程序，一旦INT0端有脈沖信號時，程序就跳到中斷子程序EXT0執(zhí)行。在中斷子程序中先關(guān)閉了中斷，這樣可以屏蔽掉其他中斷的干擾，使程序運行更加穩(wěn)定，接著設(shè)置了報警循環(huán)次數(shù)，然后報警，延時1秒后關(guān)報警，再延時1秒后又開，直到循環(huán)結(jié)束。這樣執(zhí)行程序后的現(xiàn)象是二極管不停地閃爍，蜂鳴器不時的鳴叫，這樣主要是為了增強報警的視覺和聽覺的沖擊效果。圖6-1總原理圖7程序ORG0000HJMPSTARTORG0003HJMPEXT0ORG0030HSTART:MOVIE,#10000001B;開INT0中斷MOVIP,#00000001B;設(shè)置中斷優(yōu)先級MOVTCON,#00000001B;設(shè)置INT0的中斷觸發(fā)方式為下降沿觸發(fā)MOVA,#11111111B;關(guān)報警JMPSTART;保持預(yù)警狀態(tài)EXT0:MOVIE,#00000000B;關(guān)中斷，主要用來屏蔽其他中斷MOVR4,6;設(shè)置閃爍和鳴叫的報警次數(shù)F1:MOVA,#11111100B;開報警MOVP1,ACALLDELAY;調(diào)用延時子程序MOVA,#11111111B;關(guān)報警MOVP1,ACALLDELAY;調(diào)用延時子程序DJNZR4,F1;反復(fù)報警RETI;返回主程序DELAY:MOVR5,#10;延時1秒D1:MOVR6,#200;延時0.1秒D2:MOVR7,#248;延時0.5毫秒DJNZR7,$DJNZR6,D2DJNZR5,D1RETEND8元件清單表8元件清單名稱元器件標號元器件型號個數(shù)單片機U1AT89C511TTL非門芯片U274LS041按鍵S1、S22三極管Q190121蜂鳴器BUZ11石英晶體振蕩器X112M1發(fā)光二極管D11電阻R11K1R22001R31M1R410K1R54701R61001電容C1、C230pF2C322uF19結(jié)果分析當(dāng)按鍵按下時，即振動傳感器狀態(tài)發(fā)生改變時，蜂鳴器不時的鳴叫，電路立馬報警，二極管不停地閃爍，一段時間后停止閃爍。此現(xiàn)象證明汽車防盜到報警電路工作正常。10總結(jié)及設(shè)計體會當(dāng)振動傳感器狀態(tài)發(fā)生改變時，電路立刻報警并且燈不斷閃爍，一段時間停止閃爍。通過此次的設(shè)計讓我對單片機的使用和編程能力有了一定的提高，在這個過程中，我無法在仿真軟件中找到振動傳感器，經(jīng)過仔細思考，于是我便用按鍵代替，也起到了一樣的效果，這使我對解決實際問題的能力有了很大的改